Thomas Hunt Morgan

Zeitgeschehen

THOMAS HUNT MORGAN wurde am 25.09.1866 als ältester Sohn eines Farmers in Lexington, US-Staat Kentucky, geboren. Aufgewachsen in ländlicher Umgebung, interessierte er sich schon früh für die Natur, als Elfjähriger sammelte er Vögel, ihre Eier und auch Fossilien. Nach seinem Collegeabschluss 1886 ging er an die John Hopkins University und studierte Biologie. Anatomie, Physiologie und Embryologie waren seine Kernfächer, praktische Erfahrung gewann er während der Arbeit im Küstenlaboratorium von Alphaeus Hyatt in Annisquam, Mass, und für die United Fish Commision in Woods Hole. Mehrere Forschungsreisen führten ihn nach Jamaika, auf die Bahamas und nach Europa.

Nach der Promotion (1890) trat er in das Bryn Mawr College ein und blieb hier bis 1904. Während dieser Zeit erhielt er ein Stipendium für einen Forschungsaufenthalt im Meereslaboratorium von Neapel. Hier lernte er den deutschen Embryologen und Naturphilosophen HANS DRIESCH (1867-1941) kennen, der ihn maßgeblich beeinflusste und mit dem er auch zusammenarbeitete. 1895 erschien ihre gemeinsame Untersuchung über die Entwicklung von Rippenquallen, von DRIESCHs späteren vitalistischen Ansichten distanzierte sich MORGAN ausdrücklich.

1904 ereilte ihn ein Ruf an die Columbia University in New York. In den 24 Jahren seiner dortigen überaus intensiven Forschertätigkeit als Professor für experimentelle Zoologie entwickelte THOMAS H. MORGAN die Grundsteine der experimentellen Genetik. Nach anfänglichen Versuchen mit Mäusen wurde er auf eine kleine Fliegenart aufmerksam, die später zum „Star der Genetik“ aufsteigen sollte: die Tau- oder Essigfliege. 1910 gelang ihm bei Versuchen mit Drosophila melanogaster, so ihr wissenschaftlicher Name, erstmalig die exakte Lokalisation eines Gens auf den Chromosomen der Tierchen.

1911 erstellte MORGAN die erste Chromosomenkarte der Drosophila, Dutzende von Kartierungen folgten. Schon 1910 hatte er mit seiner Veröffentlichung „Sexlinked inheritance in Drosophila“ die Fachwelt begeistert, 1913 folgten „Heredity and Sex“, 1919 die Zusammenfassung seiner Ergebnisse in „The Physical Basis of Heredity“. 1926 formulierte er in „The Theory of the Gene“ eine umfassende Gentheorie auf der Basis streng mathematischer Betrachtung. MORGAN und seine Schüler, darunter ALFRED H. STURTEVANT (1891-1970), CALVIN B. BRIDGES (1889-1938) und HERMANN J. MULLER (1890-1967) wurden zu Pionieren einer neuen Wissenschaft. Über dreißig Jahre blieben die New Yorker „Fliegenforscher“ die führenden Köpfe der Genforschung.

1928 übernahm THOMAS H. MORGAN als Direktor die neu gegründeten G. KERCKHOFF Laboratories am California Institute of Technology in Pasadena. 1933 wurde er „für seine Entdeckungen über die Bedeutung der Chromosomen als Träger der Vererbung“ mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie ausgezeichnet. MORGAN setzte seine Forschungen in Pasadena bis zu seinem Tod fort. Er starb am 4.12.1945.

Wissenschaftliche Arbeit / Bedeutung für die Genetik

Bevor THOMAS H. MORGAN auf die Genforschung stieß, hatte er bereits grundlegende Erfahrungen in der vergleichenden Embryologe gesammelt und diese in zwei Büchern und zahlreichen wissenschaftlichen Aufsätzen veröffentlicht. Seine Untersuchungen an der Columbia University hatten zunächst das Ziel, den umstrittenen Mendelismus zu widerlegen. Die Versuche des österreichischen Augustiner-Paters JOHANN GREGOR MENDEL (1822-1884) mit Pflanzen-Hybriden waren erst um 1900 wiederentdeckt worden. Drei bedeutende Botaniker, CARL CORRENS (1864-1933), ERICH TSCHERMAK (1871-1962) und HUGO DE VRIES (1848-1935), bestätigten unabhängig voneinander die Richtigkeit der Schlussfolgerungen MENDELs.

1903/04 begründeten WALTER E. SUTTON (1877-1916) und THEODOR BOVERI (1862-1915) die Chromosomentheorie der Vererbung. Sie erkannten, dass die paarweise auftretenden Chromosomen die Träger der von MENDEL postulierten Erbanlagen sein müssen, und bestätigten das sprunghafte Auftreten von sofort erblichen neuen Merkmalen. THOMAS H. MORGAN blieb skeptisch. Zwar kannte er die Arbeiten des holländischen Botanikers DE VRIES und seine Mutationsergebnisse bei der Nachtkerze (Oenothera) aus eigener Anschauung. Ein allgemeiner quantifizierbarer Beweis stand jedoch noch aus.

In New York suchte er nach einem geeigneten Organismus für eigene Vererbungsversuche und entdeckte dabei die Tau- oder Essigfliege Drosophila melanogaster. Das kleine Insekt ist einfach zu halten, vermehrt sich rasch und besitzt nur vier Chromosomenpaare, die unter dem Lichtmikroskop leicht zu unterscheiden sind. Doch die Versuche im legendären „Fliegenzimmer“, wo die Tierchen in unzähligen Viertelliter-Milchflaschen mit Nährlösung gehalten wurden, brachten zunächst nichts. MORGAN nannte seine frühen Experimente scherzhaft „törichte, ausgesprochen törichte und solche, die noch schlechter sind“.

Endlich, an jenem denkwürdigen Maitag 1910, entdeckte MORGAN eine männliche Drosophila mit weißen statt mit üblicherweise rotgefärbten Augen. MORGAN nahm das kostbare Tierchen über Nacht mit nach Hause und ließ es sich am nächsten Tag gleich mit rotäugigen Fliegenweibchen paaren. Das Merkmal „weiße Augen“ verhielt sich dabei wie eine typische MENDELsche Anlage (rot = dominant, weiß = rezessiv), fand sich jedoch nur bei männlichen Nachkommen. Die Anlage zur Augenfarbe schien auf irgendeine Weise mit dem Faktor verbunden, der das Geschlecht bestimmt. Dieses Phänomen war nur in der Kombination der MENDELschen Regeln mit der Chromosomentheorie der Vererbung erklärbar.

Der Begriff „Gen“ für den materiellen Vererbungsträger war erst 1909 von WILHELM JOHANNSEN (1857-1927) eingeführt worden, auch unterschied der dänische Botaniker zwischen dem Genotypus (Veranlagungstyp) und dem Phänotypus als individuelle Erscheinungsform. MORGAN übernahm diesen Ansatz und baute ihn bei seinen Forschungen aus: Sollte MENDEL Recht haben, dann musste es für jedes „Gen“ einen exakt bestimmbaren physikalischen Ort im Zellkern geben. Nachdem MORGAN 1910 die Lokalisation des Augenfarbe-Gens auf dem X-Chromosomen gelungen war, ergriff sein Team eine wahre Arbeitswut.

In unzählige Versuchsreihen fahndete es nach weiteren Mutationen, so kleinere Flügel, kürzere Borsten oder abweichende Körperformen. Die erblichen Regeln wurden notiert und die Gene den entsprechenden Chromosomen zugeordnet. Die Wissenschaftler im „Fliegenzimmer“ systematisierten, welche Merkmale sich gekoppelt vererbten, welche sich bei der Meiose trennten und welche sich zu neuen Kombinationen (Rekombinationen) zusammenfügten. Auffällig war dabei, dass die Wahrscheinlichkeit eines Chromosomenbruchs und Crossing over abnahm, je kleiner der räumliche Abstand zwischen zwei Genorten war.

Die Genforscher konstatierten, dass ein einzelnes Merkmal von mehreren Genen bestimmt werden kann, so wie ein Gen auch mehrere Merkmale eines Phänotyps beeinflussen kann. Von 1911 bis 1929 erstellten MORGAN und seine Mitarbeiter umfassende Drosophila-Kartierungen. Sie mussten dabei, ganz gegen ihre ursprüngliche Absicht, feststellen, dass jedem Gen eine eindeutige Position zukam. Alle Gene lagen linear und in einer bestimmten Relation zueinander auf den Chromosomenfäden aufgereiht, wie die Perlen einer Halskette.

THOMAS H. MORGAN und seine Schule entwickelten zahlreiche Verfahren, die noch heute zu den Standardmethoden der genetischen Analyse zählen. Fragen zur stofflichen Natur der Gene, zu ihrer Reproduktion und Funktion konnten sie nicht lösen. Dies gelang erst der Molekulargenetik und einer neuen Generation von Forschern in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts.